domingo, julio 08, 2012



7.1  Luz visible



La luz es una forma de energía que se transmite como onda electromagnética. Esta forma de energía se la conoce como radiación. La radiación electromagnética transporta energía por el espacio constituyendo un flujo radiante, esto es: la energía fluye en el tiempo, lo que implica que la fuente radiante tiene una determinada potencia radiante.

La radiación electromagnética tiene dos características fundamentales: la frecuencia y su amplitud. Además, de acuerdo a la teoría de la relatividad, la velocidad de la radiación electromagnética en el vacío es una constante universal (cerca de los 300.000 Km/seg).

La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético. Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM.

Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (4 000 y 7 000 Å). A medida que el arcoíris se llena de matices, nuestros ojos perciben diferentes longitudes de ondas de luz. La luz roja tiene longitudes de onda relativamente largas, aproximadamente 700 nm (10-9 metros) de largo. La luz azul y la luz morada tienen ondas cortas, aproximadamente 400 nm. Las ondas más cortas vibran a mayores frecuencias, y tienen energías más elevadas. Las luz roja tiene una frecuencia aproximada de 430 terahertz, mientras que la frecuencia de la luz azul es de aproximadamente 750 terahertz. Los fotones rojos tienen aproximadamente 1.8 electrón-Volt (eV) de energía, mientras que cada fotón azul transmite aproximadamente 3.1 eV.



Los vecinos de la luz visible en el espectro EM son la radiación infrarroja de un lado, y luz ultravioleta del otro lado. La radiación infrarroja tiene longitudes de ondas más largas que la luz roja, es por esto que oscila a una frecuencia menor y lleva consigo menor energía. La radiación ultravioleta tiene longitudes de ondas más cortas que la luz azul o violeta, por lo que oscila más rápidamente, y porta mayor cantidad de energía por protón que la luz visible.

La luz viaja a la increíble velocidad de 299 792 458 kilómetros por segundo (aproximadamente 186 282.4 millas por segundo). A esta increíble velocidad, ¡la luz podría girar más de siete veces alrededor de la Tierra en cada segundo!. La letra "c" minúscula se usa en las ecuaciones para representar la velocidad de la luz, como es el caso de la famosa relación entre energía y materia de Einstein: "E = mc2". Todas las formas de ondas electromagnéticas, incluyendo los rayos X y las ondas de radio, y todas las demás frecuencias a lo largo del espectro EM, también viajan a la velocidad de la luz. La luz viaja más rápidamente en el vacío, y se mueve más lentamente en materiales como agua o vidrio.



Los límites de la sensibilidad del ojo humano a la luz están ente 380nm (violeta) y los 780nm (rojo), fuera de este sector del espectro el ojo es ciego a toda radiación.



Expresamos mediante un gráfico la relación entre la emitancia mínima necesaria y la requerida para cada longitud de onda obtenemos una curva en forma de “campana de Gauss”. Se observa en esta curva que cuando las luminancias son mayores que 3,4 cd/cm2  (visión fotópica, conos) el máximo de la curva de sensibilidad está en los 555nm y cuando las luminancias son inferiores (visión escotópica, rodillos) el máximo está 505nm.

Referencias:



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